(57)【要約】【課題】周囲温度の変化による出力電力の影響を抑えた放電灯の点灯を実現する。【解決手段】放電灯１５を点灯させる電力の低減または増加を改善するため電力調整用抵抗を感温素子Ｒ６とし温度による電力変化を軽減する。感温素子Ｒ６は正特性の抵抗で電力を制御する制御回路１９の入力側に抵抗Ｒ５と感温素子Ｒ６を抵抗分割したグランド側に感温素子Ｒ６を接続する。温度が上昇すると感温素子Ｒ６の抵抗値が上がり制御回路１９に供給される電圧が高くなる。高くなると制御回路１９の出力はトランジスタＱ１をオンする時間が延びて出力を増加する方向に作用する。低温になると感温素子Ｒ６の抵抗値が低下して制御回路１９に供給される電圧が低下する。電圧が低くなると制御回路１９の出力はトランジスタＱ１オン時間が短くなって出力を低下させ、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２から出力される直流電圧Ｖｄ２の値を制御し放電灯１５の明るさを均一化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
前記直流電源の電圧を所望の第１の直流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
前記直流電源の電圧を所望の第２の直流電圧に変換する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
始動時に前記第２の直流電圧に基づき所望の高電圧を生成するイグナイタと、
前記イグナイタの出力に基づき点灯に必要な電力が供給される放電灯と、
前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、前記放電灯をグローからアーク点灯に移行させるＤＣ／ＡＣ変換回路と、
制御信号に基づき前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路で交流電圧を生成させるための制御回路と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を駆動させ、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の交流電圧を直流電圧に変換するとともに定電圧を得る定電圧回路とからなり、
前記第２の直流電圧に基づき生成される前記制御回路の制御信号は、周囲温度の変化に応じて生成されるものであることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路の制御信号は、温度変化で直線的に変化する抵抗値を有する素子に関連付けて、前記第２の直流電圧値を制御するものであることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
温度変化で直線的に変化する抵抗値を有する素子は、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の出力に設定した分圧電圧を得る基準電位点側の抵抗素子であることを特徴とする請求項２記載の放電灯装置。
【請求項４】
温度変化で直線的に変化する抵抗値を有する素子は、前記第２の直流電圧を分圧した電圧を、さらに分圧する抵抗素子のいずれか一方としたことを特徴とする請求項２記載の放電灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載用ヘッドランプとして使用する高圧放電灯や液晶プロジェクターの光源として使用する高圧放電灯等を点灯させる放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯点灯装置は、周囲温度により高圧放電灯の始動時の光束立ち上がりを制御するために、高圧放電灯の近傍に温感素子を搭載し、この温感素子の感温結果に基づきインバータから高圧放電灯へ供給される電力の供給量を調整するようにしている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平６−１３２０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、高圧放電灯はランプ電力を一定に制御することにより明るさを一定に保つようにするが、負荷が定格電圧、常温の状態で所望の電力に調整しても周囲温度および通電により部品温度が変化すると電力は調整した電力から外れてしまう問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、周囲温度による出力電力の変化や電源投入してから時間経過による出力電力の変化の影響を抑えた放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、前記直流電源の電圧を所望の第１の直流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記直流電源の電圧を所望の第２の直流電圧に変換する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、始動時に前記第２の直流電圧に基づき所望の高電圧を生成するイグナイタと、前記イグナイタの出力に基づき点灯に必要な電力が供給される放電灯と、前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、前記放電灯をグローからアーク点灯に移行させるＤＣ／ＡＣ変換回路と、制御信号に基づき前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路で交流電圧を生成させるための制御回路と、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を駆動させ、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の交流電圧を直流電圧に変換するとともに定電圧を得る定電圧回路とからなり、前記第２の直流電圧に基づき生成される前記制御回路の制御信号は、周囲温度の変化に応じて生成されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、周囲温度による出力電力の変化や電源投入してから時間経過による出力電力変化の影響を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１は、この発明の一実施形態について説明するための構成図である。１１は例えば１２Ｖの定電圧の直流電源であり、この直流電源１１の直流電圧を、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２に供給する。また、直流電源１１は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１３にも第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２を介して供給し、ここで１ｋＶに昇圧された直流電圧Ｖｄ１を生成し、イグナイタ１４に供給する。イグナイタ１４では供給された１ｋＶの直流電圧に基づき、例えば２５ｋＶ程度の高圧のパルス電圧を発生させて放電灯１５に供給し、放電灯１５をグロー放電させる。
【０００８】
第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２では、例えば４００Ｖの高い直流電圧Ｖｄ２を出力端子Ｖｏから生成し、ＤＣ／ＡＣ変換回路１６に供給するとともに、交流電圧Ｖａ１を生成し、定電圧回路１７に供給する。定電圧回路１７では交流電圧Ｖａ１に基づき降圧させた定電圧の直流電圧Ｖｄ３を生成し、ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１８と制御回路１９の電源としてそれぞれ供給する。ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１８では、駆動交流電圧Ｖａ２を生成してＤＣ／ＡＣ変換回路１６に変換して出力する。制御回路１９は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２から交流電圧Ｖａ１と直流電圧Ｖｄ２をそれぞれ生成するための制御信号を生成する。
【０００９】
イグナイタ１４は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１３から供給される直流電圧に基づき生成された高圧直流電圧でパルス電圧を生成してグロー放電された放電灯１５に、ＤＣ／ＡＣ変換回路１６から供給される例えば４００Ｖの交流電圧Ｖａ３を供給する。これにより、放電灯１５をグロー放電からアーク放電に切り替える。
【００１０】
ここで、図１の第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２、定電圧回路１７、ＤＣ／ＡＣ変換回路１６をより詳細に説明する。
【００１１】
まず、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２の構成について説明する。直流電源１１の正極は、トランスＴＲの一次側コイルｎ１の一端に接続する。一次側コイルｎ１の他端は、スイッチング用のＣＭＯＳ型トランジスタＱ１のドレインに接続する。一次側コイルｎ１の両端には、直列接続された抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ０の並列回路とコンデンサおよび図示接続のダイオードＤ１の並列回路が接続される。ダイオードＤ１、コンデンサＣ０，Ｃ１、抵抗Ｒ1はスナバ回路を構成し、トランスＴＲで発生するサージ電圧を吸収してトランジスタＱ１にサージ電圧がかからないようにする。
【００１２】
トランジスタＱ１のソースは抵抗Ｒ２を介して基準電位点に接続する。また、トランジスタＱ１のゲートは抵抗Ｒ３を介して基準電位点に接続する。ＦＥＴＱ１のゲートには抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ１を駆動する信号を生成する制御回路１９からの駆動信号を供給する。
【００１３】
二次側コイルｎ２の一端は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１３に接続するとともに、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２を介して基準電位点に接続する。ニ次側コイルｎ２の他端は一次側コイルｎ１の他端に接続する。ダイオードＤ２とコンデンサＣ２の接続点は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１６用の電源として出力端子Ｖｏから直流電圧Ｖｄ２を供給する。
【００１４】
出力端子Ｖｏと基準電位点間には直列接続された抵抗Ｒ５と正特性を有する抵抗である感温素子Ｒ６を接続する。抵抗Ｒ５と感温素子Ｒ６は、直流電圧Ｖｄ２の電圧の変化を検出するための電圧検出回路２０を構成する。抵抗Ｒ５と感温素子Ｒ６の接続点は、抵抗Ｒａ，Ｒｂを介して基準電位点に接続する。抵抗Ｒ５と感温素子Ｒ６の接続点には発生する直流電圧Ｖｗは、抵抗Ｒａ，Ｒｂで分割した電圧Ｖｗ’を制御回路１９に供給する。また、基準電位点から抵抗Ｒ７を介して制御回路１９に供給するとともにＤＣ／ＡＣ変換回路１６に供給する。
【００１５】
次いで、定電圧回路１７の構成について説明する。トランスＴＲの一次側コイルｎ１にダイオードＤ３のアノードを接続する。ダイオードＤ３のカソードは、高周波成分を抑制するインピーダンス素子である、例えばビーズ型のインダクタＬ１、電解コンデンサＣ３を介して基準電位点に接続する。インダクタＬ１と電解コンデンサＣ３の接続点は、コレクタがコンデンサＣ４を介して基準電位点に接続されたＰＮＰ型トランジスタＱ２のエミッタに接続する。トランジスタＱ２のエミッタ・ベース間には抵抗Ｒ８を接続する。トランジスタＱ２のベースは、ツェナーダイオードＺＤを介して基準電位点に接続する。
【００１６】
また、ＤＣ／ＡＣ変換回路１６は、例えばＣＭＯＳ型のスイッチングトランジスタのスイッチＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄからいわゆるフルブリッジ回路を構成しており、スイッチＳａとスイッチＳｄ、スイッチＳｂとスイッチＳｃは同時にオンオフ制御され、これらの２群のスイッチは交互にオンオフ制御される。
【００１７】
次に、上記した図１構成の動作について図２の波形図とともに説明する。トランジスタＱ１を、制御回路１９からの制御信号に基づきオンオフ制御させることでトランスＴＲの一次側コイルｎ１に交流電圧Ｖａ１発生させる。交流電圧Ｖａ１は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１４を構成する一次側コイルｎ１より巻線数の多い図示しない三次側コイルに高い交流電圧を生成し、この交流電圧に基づいた例えば１ｋＶの直流電圧Ｖｄ１に変換してイグナイタ１４に供給する。イグナイタ１４では供給された１ｋＶに基づき図２（ｂ）に示す例えば２５ｋＶを生成して放電灯１５に供給し、放電灯１５をグロー放電させる。
【００１８】
また、トランスＴＲは二次側コイルｎ２を、一次側コイルｎ１より巻線比を多くし、それに応じた高い交流電圧を生成する。この交流電圧は、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２を用いて図２（ａ）に示す例えば４００Ｖの直流電圧Ｖｄ２に整流してＤＣ／ＡＣ変換回路１６に供給する。
【００１９】
トランスＴＲの一次側に発生した交流電圧Ｖａ１は、ダイオードＤ３、インダクタＬ１、電解コンデンサＣ３により図２（ｃ）に示すような直流電圧に変換する。交流電圧Ｖａ１は、リップル電流およびリップル電圧を含むため、高周波成分をインダクタＬ１で図２（ｄ）に示すように除去する。変換された直流電圧は、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧で決まる電圧で一定にされた直流電圧Ｖｄ３をトランジスタＱ２のコレクタから生成し、この直流電圧Ｖｄ３を制御回路１９およびＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１８の電源としてこれらに供給する。
【００２０】
制御回路１９は、スイッチング信号を生成し、トランジスタＱ１をオンオフ制御して直流電源１１の直流電圧を交流電圧Ｖａ１に生成する。また、フルブリッジ構成のＤＣ／ＡＣ変換回路１６は、ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路１８から出力される駆動信号で、スイッチＳａとスイッチＳｄをオン、スイッチＳｂとスイッチＳｃをオフ、次にスイッチＳａとスイッチＳｄをオフ、スイッチＳｂとスイッチＳｃをオンする制御を交互に行い、出力から直流電圧Ｖｄ２に交流電圧Ｖａ２が重畳された交流電圧Ｖａ３を得る。放電灯１５は、これまで直流電圧Ｖｄ１に基づきイグナイタ１４で生成された高い直流電圧でグロー放電された状態から、今度は交流電圧Ｖａ３に基づきアーク放電に移行し、以降この状態を交流電圧Ｖａ３が供給され続けられるまで維持する。
【００２１】
ところで、放電灯１５は直流電圧Ｖｄ２と抵抗Ｒ７を流れる出力電流Ｉｒ７により設定される電力で制御回路１９、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２を介して点灯するが、周囲温度または部品の発熱により部品の特性が変化する。このため設定電力は温度により変化した場合、抵抗Ｒ６と感温素子Ｒ７接続点の電圧Ｖｗが変化し、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１２から出力される直流電圧Ｖｄ２は、周囲の温度変化等で電圧値も変化してくる。このため直流電圧Ｖｄ２の電圧変化を検出し、この検出結果に基づき直流電圧Ｖｄ２が周囲温度に関係なく一定になるように制御する。
【００２２】
具体的には、温度検出回路２０の感温素子Ｒ７の温度に対する抵抗変化率を例えば図３に示すようなものを使用する。感温素子Ｒ７は、図３（ａ）に示すように周囲の温度が２５℃での抵抗変化率が０％を中心にしてリニアに変化するもので、温度の上昇に従い抵抗変化率も上昇し、温度の低下に従い低効変化率も下降する特性を有する。
【００２３】
感温素子Ｒ７の温度変化に基づく制御について図４とともに説明する。まず、周囲の温度が２５℃のときは、図３に示すように、温度による感温素子Ｒ７の抵抗変化は見られない。このため、抵抗Ｒ５と感温素子Ｒ７の抵抗値に基づき生成される直流電圧Ｖｗは、抵抗Ｒａ，Ｒｂで分割された電圧Ｖｗ’となり、制御回路１９の比較器１９１に供給する。この場合の比較器１９１の出力は、制御回路１９からトランジスタＱ１のゲートを図４（ａ）に示すゲート・ソース間電圧Ｖｇｓのオン期間は、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓオフし、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓのオフ期間は、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓオンする制御信号を出力する。
【００２４】
次に、周囲温度が８５℃程度に高くなると、制御回路１９の出力は、図４（ｂ）に示すようにトランジスタＱ１をオンする時間が延びて出力を増加する方向に作用する。周囲温度が−４０℃程度に低温になると感温素子Ｒ７の抵抗値が低下して制御回路１９の入力端子の電圧が低下する。周囲電圧が低くなると、制御回路１９の出力は図４（ｃ）に示すようにトランジスタＱ１オン時間が短くなり出力を低下する方向に作用する。
【００２５】
このように、周囲温度の変化によりトランジスタＱ１のオン／オフの比率を変えてＤＣ／ＡＣ変換回路１６のオンデューティーを変えることでランプ電力の制御を行い、放電灯１５にかかる電力を一定になるように制御する。これにより、周囲温度や電子部品の発熱により使用部品の特性変化による放電灯１５の明るさの変化を防止することができる。
【００２６】
図５は、この発明の他の実施形態について説明するための回路構成図である。図１と同一の構成部分には同一の符号を付し、異なる部分について説明する。
【００２７】
ところで図１において、出力端子Ｖｏに生成される直流電圧Ｖｄ２は、始動時に４００Ｖ、定格時４５Ｖ程度となる。このため始動時の消費電力を抑えるには、抵抗Ｒ５の抵抗値を、感温素子Ｒ６の抵抗値を比べて小さくする必要がある。例えばＲ５は４００ｋΩ、Ｒ６は２ｋΩである。このため感温素子Ｒ６の抵抗値が低いと少しの抵抗変化では電力変化が小さく微調整がしにくいことが考えられる。
【００２８】
そこで、この実施形態は、図１の感温素子Ｒ６を、通常の抵抗Ｒ８に変更するとともに、比較器１９１に入力する電圧を分圧する抵抗Ｒａ，Ｒｂのうち抵抗Ｒｂを、正特性を有する抵抗である感温素子Ｒｃに変更したものである。
【００２９】
抵抗Ｒａと感温素子Ｒｃの抵抗値は、例えば１ｋΩ程度の値とそれぞれの値を同じに設定することができる。このため、温度により抵抗値が変化する感温素子Ｒｃの変化量が微量であっても、抵抗Ｒａと感温素子Ｒｃの接続点に得られる電圧Ｖｗ’の変化量は大きいものとなる。このため、制御回路１９からは、微妙な温度変化に対しても確実な制御信号を得ることが可能となる。
【００３０】
この実施形態では、少し温度変化に対しても放電灯に係る電圧を一定にする微調整な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施形態について説明するための回路構成図。
【図２】図１の動作について説明するための説明図。
【図３】感温素子の正特性例について説明するための説明図。
【図４】（ａ）は常温時、（ｂ）は８５℃時、（ｃ）は−４０℃時のそれぞれ図１の要部に動作について説明するための説明図。
【図５】この発明の他の実施形態について説明するための回路構成図。
【符号の説明】
【００３２】
１１  直流電源
１２  第１のＤＣ／ＤＣ変換回路
１３  第２のＤＣ／ＤＣ変換回路
１４  イグナイタ
１５  放電灯
１６  ＤＣ／ＡＣ変換回路
１７  定電圧回路
１８  ＤＣ／ＡＣ変換駆動回路
１９  制御回路
２０  電圧検出回路
Ｒ６、Ｒｃ  感温素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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